DE19920323A1 - Verfahren und Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken - Google Patents
Verfahren und Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten WerkstückenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die Achsen von Werkzeug und Werkstück kreuzen. Während der Bearbeitung des Werkstücks wird das Werkzeug in einer gleichbleibenden Drehrichtung angetrieben, und auf das Werkstück werden einstellbare Drehmomente in einer Richtung und sodann in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von
verzahnten Werkstücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmi
gen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die
Achsen von Werkzeug und Werkstück kreuzen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens, umfassend ein Maschinenbett, einen auf dem Maschinenbett verschieb
bar gelagerten ersten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer ersten Achse X
antreibbar ist, einen auf dem ersten Schlitten verschiebbar gelagerten zweiten
Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer zu der ersten Achse X rechtwinkligen
zweiten Achse Z antreibbar ist, einen mit dem zweiten Schlitten schwenkbar verbun
denen Werkzeugkopf, der zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwischen Werk
zeug und Werkstück um eine zu der ersten Achse X parallele dritte Achse A
schwenkbar ist, einen auf dem Werkzeugkopf angeordneten Motor für den Antrieb
einer Werkzeugspindel und eine Werkstückspindel mit Spannmitteln zum Einspan
nen eines Werkstücks.
Eine Maschine dieser Gattung ist in der EP 0 360 953 B1 beschrieben. Bei
dieser bekannten Maschine sind auf dem Maschinenbett zwei Reitstöcke angeord
net, die ein zu bearbeitendes verzahntes Werkstück zwischen sich aufnehmen, so
daß es um eine horizontale Achse verdrehbar ist. Diese bekannte Maschine arbeitet
im sogenannten freilaufenden Verfahren, d. h. das Werkzeug treibt über den Zahn
eingriff zwischen Werkzeug und Werkstück das Werkstück freilaufend an. Dabei
sind je nach Ausrüstung der Maschine verschiedene bekannte Schabverfahren, wie
z. B. Tauchschaben, Parallelschaben, Diagonalschaben oder Underpassschaben
möglich. Zum Wechsel des Werkstücks wird der Bearbeitungsprozeß unterbrochen,
d. h. das Werkzeug und das Werkstück stehen still, die Spannmittel werden gelöst,
das bearbeitete Werkstück wird entnommen, und ein unbearbeitetes Werkstück wird
neu eingefädelt (Zahneingriff), gespannt und anschließend vom Werkzeug angetrie
ben.
Die Bearbeitung beginnt nach dem Einfädeln des Werkstücks in das still
stehende Werkzeug mit einem Hochfahren des Werkzeugs auf Betriebsdrehzahl,
und sie endet mit einem Abbremsen von Werkzeug und Werkstück vor dem Entla
den. Während der Bearbeitung muß die Drehrichtung umgekehrt werden, um eine
ungleiche Bearbeitung der Zahnflanken zu vermeiden, die ansonsten infolge der
wirkenden Trägheitsmomente und der Reibkraft auftritt. Außerdem kann so die
Oberfläche der Zahnflanken beeinflußt werden. Aus diesen Gründen werden in dem
Bearbeitungsprozeß zusätzliche Haltezeiten eingebunden. Die Prozeßführung er
folgt bis heute mit konstanten, frei gewählten Vorschubgeschwindigkeiten und unter
konstanten Drehzahlen (mit Ausnahme der Beschleunigungs- und Abbremsvor
gänge), wobei innerhalb der Bearbeitung mehrere verschiedene Werte eingestellt
werden können. Nach Erreichen der Solldrehzahl wird das Werkstück mit Eilzustel
lung bis zu einer definierten Achsabstandsposition verfahren. Die weitere Zustellung
zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung erfolgt dann unter
einem oder mehreren gewählten Vorschüben. In einer gewählten Achsabstands
position kann der Vorschub zunächst gestoppt, die Bearbeitung unter Nenndrehzahl
jedoch für die Dauer einer ersten Ausschabzeit (Haltezeit vor Wenden) weitergeführt
werden. Anschließend wird das Werkzeug abgebremst, seine Drehrichtung gewech
selt und wieder auf eine vorgewählte Drehzahl beschleunigt. Nach Erreichen dieser
Drehzahl erfolgt eine erneute Zustellung bis auf den vorgegebenen Sollachsab
stand. In dieser sogenannten Null-Position wird erneut eine Ausschabzeit (Haltezeit
in Null-Position) eingelegt. Danach erfolgt ein kurzer Rückhub, an den sich eine
weitere Ausschabzeit (sogenannte Wich-Zeit) anschließt, die eine Glättung der
Flankenoberfläche bewirkt. Die Wahl der einzelnen Vorschubwerte, Drehzahlen,
Drehrichtung und Ausschabzeiten bilden dabei die einzige Einflußmöglichkeit auf
das Schabergebnis innerhalb des Prozesses. Nach der Wich-Zeit wird das Werk
zeug bis zum Stillstand abgebremst, und das Werkstück wird außer Eingriff ge
bracht. Nach dem Entladen des bearbeiteten Werkstückes und dem Laden eines
neuen Werkstückes startet der zuvor beschriebene Bearbeitungsprozeß erneut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren
hinsichtlich der Produktivität und der Qualität des Bearbeitungsvorgangs zu verbes
sern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeug
während der Bearbeitung des Werkstücks in einer gleichbleibenden Drehrichtung
angetrieben wird, und daß auf das Werkstück einstellbare Drehmomente in einer
Richtung und sodann in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht werden.
Die auf das Werkstück aufgebrachten Drehmomente, die hinsichtlich Größe
und Richtung wählbar sind, ermöglichen es, die bisher durch die Umkehr der Dreh
richtung des angetriebenen Werkzeugs veränderten Trägheitskräfte und Reibkräfte
zu simulieren und diesen Zeitanteil einzusparen.
Eine weitere Zeitersparnis ist möglich, indem das Werkstück auf Arbeitsdreh
zahl beschleunigt und mit dem rotierenden Werkzeug in Eingriff gebracht wird. Da
durch entfallen die bisherigen Zeitanteile für das gemeinsame Beschleunigen und
Abbremsen von Werkstück und Werkzeug im Eingriff. Das Werkzeug kann daher
ohne Unterbrechung rotieren.
Die auf das Werkstück aufgebrachten Drehmomente können auch gezielt
dazu genutzt werden, um die Bearbeitung des Werkstücks zu beeinflussen und das
Bearbeitungsergebnis zu verbessern. Durch das Aufbringen eines Drehmoments auf
das Werkstück ist es beispielsweise möglich, auf Teilung und Rundlauf des Werk
stücks Einfluß zu nehmen. Dies war bisher beim Zahnradschaben mit freilaufendem
Werkstück nicht möglich.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
daß während der Bearbeitung des Werkstücks die Größe des auf dieses aufge
brachten Drehmoments, die Drehzahl und die Zustellung in Abhängigkeit von einer
Führungsgröße gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, den Bearbeitungsprozeß,
insbesondere beim Zahnradschaben unter gleichbleibenden und optimalen Bedin
gungen durchzuführen. Dies kann zu einer Verkürzung der Bearbeitungszeit, zu
einer Verbesserung des Ergebnisses und/oder zu einer Verlängerung der Standzeit
des Werkzeugs führen.
Beispielsweise können als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstück
seitig gemessenen Reaktionskräfte oder -momente verwendet werden. In diesem
Fall können Zustellung, Drehzahl und Drehmoment so gesteuert werden, daß die
Bearbeitung unter gleichbleibenden Zerspankräften und -bedingungen erfolgt.
Es ist aber auch möglich, als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstück
seitig gemessenen Schwingungen zu verwenden. Dadurch können dynamisch un
günstige Bearbeitungsbereiche vermieden werden. Darüber hinaus kann nach einer
Eilzustellung anhand der Schwingungen der Zeitpunkt des Beginns der Zerspanung
ermittelt werden. Die Schwingungen . ermöglichen auch ein Erkennen des Ver
schleißzustandes des Werkzeugs.
Ferner können als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstückseitig ge
messenen Drehwinkelabweichungen verwendet weden. Dadurch ist es möglich, die
Verzahnungsabweichungen aufgrund der Vorbearbeitung zu erfassen und gezielt zu
beeinflussen. Auch lassen sich negative Einflüsse während der Bearbeitung, hervor
gerufen durch ungünstige Zahneingriffsverhältnisse (Überdeckung) dämpfen. Diese
Drehwinkelabweichungen von Werkstück und Werkzeug im Wälzeingriff können mit
einem elektronischen Getriebe ausgeglichen werden.
Eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im
Patentanspruch 7 angegeben.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Maschine ermöglicht es, während der
Bearbeitung eines Werkstücks auf der einen Werkstückspindel gleichzeitig, also
zeitparallel auf einer zweiten Werkstückspindel den Belade- und Entladevorgang
durchzuführen und außerdem eine zum radialen Einfädeln von Werkstück und
Werkzeug notwendige Zahn/Zahnlücke-Situation zu suchen. Es ist also möglich,
Werkstück und Werkzeug unter Arbeitsdrehzahl einzufädeln. Als Nebenzeit der Ma
schine tritt daher nur das Drehen des Schalttisches zwischen der Bearbeitungs- und
der Wechselposition und die radiale Zustellung des ersten Schlittens auf. Die den
Werkstückspindeln zugeordneten Motoren eröffnen zugleich die Möglichkeit, das
Ergebnis der Bearbeitung beeinflussende Maßnahmen einzuleiten. Durch diese
Maßnahmen können Qualitätseinflüsse ausgeglichen werden, die aus den Eingriffs
bedingungen zwischen treibender und getriebener Werkstückflanke herrühren.
Gleichzeitig kann die Genauigkeit der Teilung verbessert werden, und es kann der
bisher übliche zeitaufwendige Wechsel der Drehrichtung vermieden werden. Ermög
licht wird dies dadurch, indem das Werkstück in Bezug auf das Werkzeug beschleu
nigend oder bremsend angetrieben wird. Zu diesem Zweck sind die Drehzahl
und/oder das Drehmoment der Antriebsmotoren der Werkzeugspindel und der
Werkstückspindeln in beiden Drehrichtungen regelbar.
Bei zu bearbeitenden wellenförmigen Werkstücken kann der Schalttisch mit
beweglichen Reitstockspitzen bestückt sein.
Zur weiteren Verbesserung der Produktivität der Maschine ist vorgesehen,
daß im Bereich des Schalttisches ein Magazin für die Zu- und Abfuhr der unbear
beiteten und bearbeiteten Werkstücke angeordnet ist.
Eine automatisierte Ausführungsform der Maschine ist gekennzeichnet durch
ein Greifersystem zum Überführen der unbearbeiteten/bearbeiteten Werkstücke zwi
schen dem Magazin und den Werkstückspindeln. Dieses Greifersystem kann einen
Schwenkarm umfassen, der um eine zur Drehachse E des Schalttisches parallele
Zentralachse verschwenkbar ist und an den beiden gegenüberliegenden Enden mit
einem Greifer bestückt ist.
Dem Schalttisch können eine oder mehrere zusätzliche Bearbeitungsstatio
nen zugeordnet sein, in der oder an denen die Werkstückspindeln für eine weitere
Bearbeitung der Werkstücke positionierbar sind. Bei dieser weiteren Bearbeitung
kann es sich um eine Vor- oder Nachbearbeitung der Werkstücke handeln, es ist
aber auch möglich, zwei verschiedene Arten der Feinbearbeitung miteinander zu
kombinieren.
Die Energieversorgung der den Werkstückspindeln zugeordneten Motoren
und Spanneinrichtungen erfolgt zweckmäßigerweise über eine zur Drehachse des
Schalttisches konzentrisch angeordnete Energiezuführungssäule.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflan
ken von verzahnten Werkstücken mit einem außenverzahnten Werkzeug,
Fig. 2 eine Ansicht des Schalttisches der Maschine nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht eines mit Reitstockspitzen versehenen Schalttisches,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. 1, und
Fig. 5 und 6 Diagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Ma
schine.
Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine dient zum Feinbearbeiten der
Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem außenverzahnten Werkzeug.
Unter Feinbearbeitung eines zahnradartigen Werkstücks ist Schaben, Honen, konti
nuierliches Schleifen und Feinen zu verstehen. Diese Bearbeitung kann im Ein- oder
Zweiflanken-Wälzeingriff erfolgen.
Die in Fig. 1 gezeigte Maschine besitzt ein Maschinenbett 1 mit einer hori
zontalen Führung 2 und einem Antriebsmotor 3 zum Verstellen eines Horizontal
schlittens 4 entlang einer ersten Achse X. Der Horizontalschlitten 4 besitzt seiner
seits eine vertikale Führung 5 und einen Antriebsmotor 6 zum Verstellen eines Verti
kalschlittens 7 in Z-Richtung.
In den Vertikalschlitten 7 ist eine kreisbogenförmige Führung 8 integriert, de
ren Mittelpunkt 9 am Wälzkreisdurchmesser eines Werkzeugs liegt. Die Führung 8
dient zur schwenkbaren Lagerung eines Wiegeschlittens 11 um eine horizontale
Achse B. An dem Vertikalschlitten 7 ist ein Antriebsmotor 10 angeordnet, um den
Wiegeschlitten 11 zur Einstellung der Konizität der Verzahnung um die Achse B zu
verschwenken. Ein Werkzeugkopf 12 ist mit dem Wiegeschlitten 11 schwenkbar
verbunden. Der Werkzeugkopf 12 kann mit einem Motor 13 um eine zur X-Richtung
parallele horizontale Achse A verschwenkt werden. Diese Verschwenkung des
Werkzeugkopfes 12 dient zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwischen dem
Werkzeug und dem Werkstück. In dem Werkzeugkopf 12 ist eine Werkzeugspindel
14 zu einer Verdrehung um eine Achse C1 drehbar gelagert. Die Werkzeugspindel
14 ist mit umlaufenden Spannmitteln 15 zum halbautomatischen Spannen eines
zahnradartigen Werkzeugs 16 versehen. Am Werkzeugkopf 12 ist ein Antriebsmotor
17 zum Antreiben der Werkzeugspindel 14 um die Achse C1 angeordnet. Das Werk
zeug 16 kann ein genutetes Schabrad, ein Rollrad, ein mit CBN- oder Diamantkör
nern beschichtetes Hartschabrad, ein abrichtbares Werkzeug wie ein Honrad oder
ein Feinrad sein, es kann aber auch ein schneckenförmiges Werkzeug sein.
Der vorstehend beschriebene Aufbau der Maschine ist grundsätzlich aus der
EP 0 360 953 B1 bekannt, wenngleich die Drehachse der Werkzeugspindel bei die
ser bekannten Maschine in einer horizontalen Ebene angeordnet ist.
Ein zweites Maschinenbett 18 ist mit dem Maschinenbett 1 fest verbunden,
beispielsweise verschraubt. Auf dem zweiten Maschinenbett 18 ist ein Schalttisch 19
mit einem Ringlager 20 zu einer Verdrehung um eine vertikale Achse E gelagert. An
dem Maschinenbett 18 ist ein Motor 21 angeordnet, der über ein Zwischengetriebe
mit dem Schalttisch 19 verbunden ist. Die genaue Lageposition des Schalttisches
gegenüber dem Maschinenbett 18 wird über einen Index 31 gesichert.
Auf dem Schalttisch 19 sind zwei Werkstückspindeln 22 und 23 mit vertikalen
Achsen C2 und C3 angeordnet. Den beiden Werkstückspindeln 22 und 23 ist jeweils
ein Antriebsmotor 24 bzw. 25 zugeordnet. Die Werkstückspindeln 22 und 23 sind
ferner mit umlaufenden Spannmitteln 26 und 27 versehen. Die Energieversorgung
der Antriebsmotoren 24 und 25 und der Spannmittel 26 und 27 erfolgt über eine zur
Achse E des Schalttisches 19 konzentrische Energiezuführungssäule 30.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist neben dem Schalttisch 19 ein Magazin 32 für
die unbearbeiteten bzw. bearbeiteten Werkstücke 28, 29 angeordnet. Zur automati
schen Überführung der Werkstücke 28, 29 zwischen dem Magazin 32 und den
Werkstückspindeln 22 und 23 dient ein Doppelgreifersystem 36. Das Doppelgreifer
system 36 umfaßt einen Schwenkarm, der um eine zur Drehachse E des Schalt
tisches 19 parallele Zentralachse verdrehbar ist und an den beiden gegenüberlie
genden Enden mit einem Greifer bestückt ist. Dem Schwenkarm ist ein (nicht ge
zeigter) Antriebsmotor zugeordnet.
Den auf dem Schalttisch 19 angeordneten beiden Werkstückspindeln 22, 23
ist jeweils ein Sensor 34, 35 zur Ermittlung der relativen Winkelstellung der Zähne
des darauf angeordneten Werkstücks 28, 29 zur Achse C2 bzw. C3 des Werkstücks
zugeordnet. Diese Sensoren 34, 35 ermöglichen in Verbindung mit der elektroni
schen Zwangskupplung der Werkstückspindeln 22, 23 mit der Werkzeugspindel 14
das automatische Einfädeln des Werkstücks 28, 29 mit dem Werkzeug 16, wenn der
Schalttisch 19 in die Bearbeitungsposition verdreht wird.
Während der Bearbeitung bzw. auch zum automatischen Einfädeln von
Werkzeug 16 und Werkstück 28 oder 29 ist der jeweilige Motor 24 oder 25 mit dem
Antriebsmotor 17 der Werkzeugspindel 14 drehzahlsynchronisiert, wobei die Über
setzung dem Verhältnis der Zähnezahl von Werkstück und Werkzeug entspricht.
Das jeweils zu bearbeitende Werkstück 28 oder 29 kann über die Antriebsmotoren
24, bzw. 25 mit unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt werden. Das Werk
stück kann daher gegenüber dem Werkzeug beschleunigend oder bremsend ange
trieben werden. Dadurch kann eine Änderung der Drehrichtung des Werkzeugs
simuliert werden. Der bei herkömmlichen Maschinen zur Feinbearbeitung von Zahn
rädern mit nicht angetriebenem Werkstück erforderliche Wechsel der Drehrichtung
des Werkzeugs ist daher entbehrlich.
Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, können zur Lagefixierung wellenförmiger
Werkstücke auf dem Schalttisch 19 zusätzlich zwei Reitstockspitzen 33 angeordnet
sein.
Wenngleich bei dem in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend be
schriebenen Ausführungsbeispiel der Schalttisch 19 zwischen einer Übergabeposi
tion und einer Bearbeitungsposition um ± 180° verdrehbar ist, ist es grundsätzlich
möglich, dem Schalttisch eine oder mehrere zusätzliche Bearbeitungspositionen zu
zuordnen. In diesen zusätzlichen Bearbeitungspositionen kann eine Vor- und/oder
Nachbearbeitung, beispielsweise eine Entgratung, der Werkstücke erfolgen. Es ist
aber auch möglich, daß an zwei Bearbeitungspositionen eine unterschiedliche Fein
bearbeitung der Werkstücke erfolgt. Beispielsweise können verschiedene Feinbear
beitungen miteinander kombiniert werden.
Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel kann auf einfache
Weise dahingehend abgewandelt werden, daß innenverzahnte Werkzeuge verwen
det werden können. Zu diesem Zweck muß lediglich der Werkzeugkopf entspre
chend abgewandelt werden.
Zur Erweiterung der durchführbaren Bearbeitungsverfahren ist es auch mög
lich, zwischen Werkzeug und Werkstück eine zusätzliche Relativbewegung recht
winklig zu der von den Achsen X und Z gebildeten Ebene vorzusehen.
In den Fig. 5 und 6 sind Diagramme zur Erläuterung von zwei Möglichkeiten
der Bearbeitung, beispielsweise des Schabens eines verzahnten Werkstücks mit
einem zahnradförmigen Werkzeug dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 5a und 6a die
Zustellung des Werkzeugs, Fig. 5b und 6b die Drehzahl des Werkzeugs und Fig. 5c
und 6c das auf das Werkstück aufgebrachte Drehmoment.
Gemäß Fig. 5b ist die Drehzahl des Werkzeugs während der gesamten Be
arbeitungsdauer konstant. Auf das Werkstück wird zunächst ein konstantes positives
Drehmoment ausgeübt. Gemäß Fig. 5c wird nach der üblichen Haltezeit anstelle der
beim Stand der Technik notwendigen Umkehr der Drehrichtung des Werkzeugs die
Wirkrichtung des auf das Werkstück ausgeübten Drehmoments umgekehrt. Zum
Ausgleich von Qualitätseinflüssen, die aus den Eingriffsbedingungen von treibender
und getriebener Zahnflanke herrühren, oder zur Verbesserung der Genauigkeit der
Teilung ist es auch möglich, die Größe des während der Bearbeitung auf das Werk
stück ausgeübten Drehmomentes zu variieren.
Eine weitere Verbesserung des Bearbeitungsprozesses läßt sich durch eine
Änderung der Zustellstrategie und/oder der Drehzahl erzielen. Wie in Fig. 6 gezeigt,
kann zu diesem Zweck eine prozeßgeführte Regelung der Zustellung erfolgen, bei
welcher der Betrag der Zustellung in Abhängigkeit von einer im Prozeß ermittelten
Führungsgröße gesteuert wird. Hierzu eignen sich beispielsweise die Erfassung
einer oder mehrerer Prozeßkenngrößen, wie z. B. die Reaktionskräfte oder die wäh
rend der Bearbeitung auftretenden Schwingungen. Durch eine solche adaptive Zu
stellstrategie kann die Prozeßdauer weiter verkürzt, das Bearbeitungsergebnis ver
bessert sowie die Werkzeugstandzeit verlängert werden, da der Prozeß so gezielt
unter konstanten günstigen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt werden kann.
1
Maschinenbett
2
horizontale Führung auf
1
3
Antriebsmotor für
4
4
Horizontalschlitten
5
vertikale Führung auf
4
6
Antriebsmotor für
7
7
Vertikalschlitten
8
kreisbogenförmige Führung auf
7
9
Mittelpunkt von
8
10
Antriebsmotor für
11
11
Wiegeschlitten
12
Werkzeugkopf
13
Motor für
12
14
Werkzeugspindel
15
Spannmittel
16
Werkzeug
17
Antriebsmotor für
16
18
zweites Maschinenbett
19
Schalttisch
20
Ringlager für
19
21
Motor für
19
22
Werkstückspindel
23
Werkstückspindel
24
Motor für
22
25
Motor für
23
26
Spannmittel
27
Spannmittel
28
Werkstück
29
Werkstück
30
Energiezuführungssäule
31
Index für
19
32
Magazin
33
Reitstockspitzen
34
Sensor
35
Sensor
36
Doppelgreifersystem
A Schwenkachse von
A Schwenkachse von
12
B Schwenkachse von
11
C1
Drehachse von
14
C2
Drehachse von
22
C3
Drehachse von
23
X Bewegungsrichtung von
4
Z Bewegungsrichtung von
7
Claims (14)
1. Verfahren zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werk
stücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das
mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die Achsen von Werkzeug und
Werkstück kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug während der Be
arbeitung des Werkstücks in einer gleichbleibenden Drehrichtung angetrieben wird,
und daß auf das Werkstück einstellbare Drehmomente in einer Richtung und sodann
in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück
auf Arbeitsdrehzahl beschleunigt und mit dem rotierenden Werkzeug in Eingriff ge
bracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wäh
rend der Bearbeitung des Werkstücks die Größe des auf dieses aufgebrachten
Drehmoments, die Drehzahl und die Zustellung in Abhängigkeit von einer Führungs
größe gesteuert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs
größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Reaktionskräfte oder
-momente verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs
größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Schwingungen verwendet
werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs
größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Drehwinkelabweichungen
verwendet werden.
7. Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von Verzahnten Werk
stücken mit einem zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das mit einem
Werkstück in Wälzeingriff steht, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, umfassend ein Maschinenbett, einen auf dem Maschinenbett ver
schiebbar gelagerten ersten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer ersten
Achse X antreibbar ist, einen auf dem ersten Schlitten verschiebbar gelagerten
zweiten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer zu der ersten Achse X recht
winkligen zweiten Achse Z antreibbar ist, einen mit dem zweiten Schlitten schwenk
bar verbundenen Werkzeugkopf, der zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwi
schen Werkzeug und Werkstück um eine zu der ersten Achse X parallele dritte
Achse A schwenkbar ist, einen auf dem Werkzeugkopf angeordneten Motor für den
Antrieb einer Werkzeugspindel und eine Werkstückspindel mit Spannmitteln zum
Einspannen eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalttisch (19)
mit dem Maschinenbett (18) drehbar verbunden ist zu einer Verdrehung um eine zu
der zweiten Achse Z parallele Achse E, daß der Schalttisch (19) mit einem Motor
(21) zu Drehbewegungen um definierte Drehwinkel antreibbar ist, daß der Schalt
tisch (19) mindestens zwei Werkstückspindeln (22, 23) trägt, deren Drehachsen C2,
C3 zu der vierten Achse E parallel sind und von dieser den gleichen Abstand haben,
daß dem Schalttisch (19) ein Index (31) zugeordnet ist, der ihn in der Bearbeitungs
phase gegen eine Verdrehung blockiert, daß jede der Werkstückspindeln (22, 23)
mit einem Antriebsmotor (24, 25) verbunden ist, daß jeder Werkstückspindel (22, 23)
ein Sensor (34, 35) zur Ermittlung der Winkelstellung der Zähne des Werkstücks
(28, 29) zur Achse C2, C3 des Werkstücks zugeordnet ist, und daß die Antriebsmoto
ren (13; 24, 25) der Werkzeugspindel (14) und der Werkstückspindel (22, 23) durch
ein elektronisches Getriebe gekoppelt sind, das in Abhängigkeit von einem Signal
des Sensors (34, 35) Werkzeug (16) und Werkstück (28, 29) derart zueinander ver
dreht, daß Zahn auf Lücke steht.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl
und/oder das Drehmoment der Antriebsmotoren (13; 24, 25) der Werkzeugspindel
(14) und der Werkstückspindeln (22, 23) in beiden Drehrichtungen regelbar sind.
9. Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalttisch (19) mit beweglichen Reitstockspitzen (33) bestückt ist.
10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bereich des Schalttisches (19) ein Magazin (32) für die unbear
beiteten und bearbeiteten Werkstücke (28, 29) angeordnet ist.
11. Maschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Greifersystem
(36) zum Überführen der unbearbeiteten/bearbeiteten Werkstücke (28, 29) zwischen
dem Magazin (32) und den Werkstückspindeln (22, 23).
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifer
system (36) einen Schwenkarm umfaßt, der um eine zur Drehachse E des Schalt
tisches (19) parallele Zentralachse verdrehbar ist und an den beiden gegenüber
liegenden Enden mit einem Greifer bestückt ist.
13. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Schalttisch (19) eine oder mehrere zusätzliche Barbeitungs
stationen zugeordnet sind, in der die Werkstückspindeln (22, 23) für eine weitere
Bearbeitung der Werkstücke (28, 29) positionierbar sind.
14. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch eine zur Drehachse E des Schalttisches (19) konzentrisch angeordnete Ener
giezuführungssäule (30).
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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